技報 第 6 号（2008 年）

長スパン変断面 PC 合成床板の構造性能確認実験
こくがくいんだいがく－國學院大學学術メディアセンター新築工事－
建築本部

１．はじめに設計部 PC 構造グループ

今村雅泰

３．設計

「國學院大學学術メディアセンター」は渋谷区にある國學

3.1 設計概要

院大學の 120 周年を記念するキャンパス再整備の第 3 期工事

本 ST 板の設計種別は，設計荷重に対して中央断面ではフルとして，図書館および情報処理施設を複合した施設として計PC，断面が変化する扁平部では PRC（III0.1）造としている．

画された．書架の閲覧スペースやメディア教室は開放的な空使用鋼材は PC 鋼より線 15.2φ（SWPR7BL）であり，プレ間を確保するために，18ｍ×18ｍグリッドの無柱空間としてストレスの導入はプレテンション方式とした．コンクリート

いる．このグリッドを構成する床組にはプレストレスを入れの 設 計 基 準 強 度 は ， ST 板 は 60N/mm2 ， ト ッ プ コ ン はた ST 板が一方向板として用いられており，天井を貼らずに構30N/mm2 としている．

造部材である床板自体を大胆に露出したデザインとなってい3.2

ST 板の特徴る．そのため， ST 板はスパン中央部では T 形断面として天本 ST 板は，端部の扁平断面が支承位置から約 2m の長さと井高をかせぎ，外部開口側および内部側の両端部では扁平断なっており，この断面変化点における曲げ応力に対応するた面として採光を確保する変断面形状を採用することとなった． めに，扁平断面部にも PC 鋼材を配置している．扁平形状か
本報告は，意匠的にデザインされた ST 板形状が構造的な性能らリブ形状へと変化する境界部では，曲げ応力や局部応力，を満足していることを確認するために，実部材による載荷実プレストレスの影響等に対して，その性状が構造計算だけで験を行ったものである．

は充分に把握できないと判断された．本設計では境界部の補強筋を配筋することでスムーズな応力の伝達を企図した．ま２．工事概要

た，支承位置においては，断面せいが変化する部分が隅角部

工事名称：國學院大學学術メディアセンター新築工事となるため，隅角部の補強として補強アングル金物を設けて

所在地：東京都渋谷区 4 丁目 101－18

いる．

施主：國學院大學
設計監理：株式会社日建設計

４．実験概要施工：鹿島・大成建設工事共同企業体

4.1 試験体概要

PC 施工：株式会社ピーエス三菱

試験体は実部材を用い，標準床板である ST1 部材（図－1）

建築面積：3,228.40m21 体とした．実験は支承部の性能試験および中央断面の曲げ性

延床面積：17,382.91m2

能試験を行い，①設計荷重時の性状，②ひび割れ発生荷重・階数：地下 2 階

ひび割れ性状，③破壊耐力，④復元力特性（曲げ性能試験の地上 6 階み），⑤支承部補強筋および補強アングル金物の効果について

軒高：19,965m確認した．試験体は実部材と同様の条件で，プレストレスを最高高さ：25.075m

導入した PC 板を製作した後にトップコンを打設して合成床板とした．

C端部

中央断面

F端部

18,000

トップコン（t＝120）

275 1,310

2,500
2,000
ボンドレス区間

1,585

ST1 部材長 17,440

280
C

PC鋼より線各2c-15.2φ(SWPR7BL)
14,485図－1

試験体形状配筋図（ST1）扁平断面 支承部
境界部

2,000
2,500
ボンドレス区間

415 250115
780 220

補強アングル金物（L-130×130×9）
990 10325
415 250

▽ FL

T形断面

780 120

扁平断面
支承部
境界部

1,270 100
1,370280F

技報 第 6 号（2008 年）
4.2 載荷試験および測定項目

450

支承部性能試験における加力方法は，1,000 kN オイルジャ

C端部

400ッキによる 1 点集中荷重とした．

F端部

350
300250

それぞれ除荷し，それ以降は曲げ終局時設計荷重まで載荷をP(kN)

曲げ性能試験においては，中央 2 点載荷とした．加力スケジュールは，計算上の長期設計荷重およびひび割れ発生時で行った．載荷装置は図－２に示す．

□：長期設計荷重△：ひび割れ発生◇：終局設計荷重○：リブひび割れ発生
×：最大荷重150

測定項目は，ロードセルによる荷重，ひび割れ，試験体の100

各部鉛直変位および鉄筋のひずみとした．

501000kNジャッキ

50mm変位計

200050mm変位計

010

図－３4,078

4,000

200mm変位計750 750
4,000
17,4402030
δ(mm)405060

支承部性能試験荷重－変位関係

3,862

1000(a) 中央部曲げ性能試験

900

2800
700

1000kNジャッキ

600
P(kN)

50mm変位計
50mm変位計

500
400□：長期設計荷重△：曲げひび割れ耐力時◇：終局設計荷重○：リブひび割れ発生
×：最大荷重300
200mm変位計
2,550

11,4753,315(b) 支承部性能試験（C 端）
図－２
図

2載 荷 装 置20010000５．実験結果

20図－４4060δ(mm)80100120

曲げ性能試験荷重－変位関係

5.1 支承部性能試験
C 端および F 端の荷重－変位関係を図－３に示す．
両端ともに初期ひび割れは，長期設計荷重を上回った荷重において発生したリブ端部の曲げひび割れであった．載荷点近傍のリブ下端に曲げひび割れが発生すると，そのひび割れの増加に伴い荷重－変位曲線に剛性低下が見られた．その後，徐々にひび割れ範囲は広がり，両端ともに，荷重は増加せずに変位のみが増加する状態となった時を最大荷重とした．な
お，最大荷重時においてもリブ端部でのひび割れ幅は過大にならず，リブ端部に配筋した補強筋がひび割れに対して有効であったことが考えられる．また，支承部断面においても破壊は見られず，支承部補強アングル金物が有効となっていると考えられる．
最終破壊性状は，載荷点位置での曲げ破壊となり，危険断面と考えられた支承部およびリブ境界部での脆性的な破壊はP＝600 kN のとき，リブに曲げひび割れが約 200mm ピッチで発生し剛性低下が生じ，P＝910 kN を最大荷重とした．
最大荷重時において，最大ひび割れ幅は 3.0mm 程度であった．
また，最大変位は約 110mm（δ/L≒1/86）となり V 字型に大きく変形した．除荷完了後，細かいひび割れは縮小し，最大残留ひび割れは 0.3mm 程度であった．また，残留変位は約15mm（δ/L≒1/633）であった．

６．まとめ
長スパン ST 板の実部材による載荷実験を行い，当部材が設計荷重に対して，充分な部材耐力およびねばりのあることを確認した．本実験により構造的な要求を満足していることが確認できた．

見られなかった．
5.2 中央部曲げ性能試験

Key Words：長スパン，変断面，補強効果，デザイン性

中央部の荷重－変位関係を図－４に示す．
長期設計荷重および設計曲げひび割れ耐力時において，ひび割れは全く発生せず，P＝438 kN において載荷点近傍のリブ下端に曲げひび割れを確認した．ひび割れ幅は 0.04mm 未満であり，除荷後には完全に閉じた．除荷後の残留変位は0.3mm であった．

今村雅泰